静电放电保护装置.pdf

本发明提供了一种静电放电保护装置。即，一种用于将重迭在一有效电压上之一电压限制为一允许电压的ESD(静电放电)保护装置(100)，其系包括复数个串联连接的二极管(106)，而该等二极管(106)系相关于该有效电压而处于正向偏置的状态，并且，每一个别的正向偏置二极管系具有一临界电压，而该等串联连接之二极管之该等临界电压的总和系会对应于该允许电压。

1.  一种ESD(静电放电)保护装置(100)，以用于将重迭在一有效电压上的一电压限制为一允许电压，其包括：
多个串联连接的二极管(106)，其相关于该有效电压而处于正向偏置的状态，其中，每一个正向偏置之二极管系具有一临界电压，以及其中，该等二极管之该等临界电压的总和系会对应于该允许电压。

2.  根据权利要求1所述的ESD保护装置，其中该允许电压系具有与该有效电压相同的极性。

3.  根据权利要求1或2所述的ESD保护装置，其中该等串联连接之二极管(106)的数量系加以选择，以使得该允许电压小于一个别二极管的一反相电压。

静电放电保护装置
技术领域
本发明系相关于一种ESD保护装置，更特别地是，系相关于一种包括复数个串联连接之二极管的ESD保护装置。
背景技术
电子电路系对于过电压会有一敏感的反应，因此，系必须对其进行保护，以避免此状况，而过电压通常的造成原因则是静电放电(electrostaticdischarge)，所以，为了保护依附于一外部接触的一电子电路，使其免于ESD损害(ESD＝electrostatic discharge，静电放电)，系会使用ESD保护装置，而该ESD保护装置系会于静电电压产生峰值时进行切换，并且，将造成该过电压之该静电电荷自该接触进行排出的动作。
特别地是，在具有低操作电压的电子电路中，很重要的是，一ESD保护装置于正常操作时，系要具有非常低的耗损功率(loss power)，并且，一方面，此系必须要能够不毁坏有用的电压，例如，一信号电压，而另一方面，也要能够不会非必须地增加该整个电子电路的该耗损功率。
习知地，ESD二极管系被使用作为保护装置。如此的一ESD二极管系于反相方向具有一反相电压，以及于流动方向具有一临界或(on-set)电压，而该临界电压系会显著地低于该反相电压，对该电路的正常操作而言，该等二极管系处于反相偏压的状态，在该ESD的例子中，由于在反相方向的高电压，因此，系会有一雪崩击穿(Avalanche Breakdown)被触发于该二极管之中，并且，造成该过电压之该等电荷系会被排除。
然而，该累增崩溃之发生系大约要开始于7V的电压，但现今的电子电路系皆具有显著低于一ESD二极管之该累增崩溃的操作电压，因此，该累增崩溃所需要的高电压通常是足够以造成对该电子电路的严重损害，而这对具有薄闸极氧化层的MOS电路而言特别严重。
是以，根据习知技术，晶体管或是一晶体管以及一二极管的一组合系亦会被用作为ESD保护，而DE 100 02 421 A1则是叙述如此的一组合，在其中，其系关于一有效电压而使用在反相方向之一二极管。
发明内容
本发明之目的即在于提供一种具弹性且可靠的ESD保护装置。
而此目的则是藉由根据本发明的ESD保护装置而加以达成。
本发明系提供一种ESD保护装置，以用于将重迭在一有效电压上的一电压限制为一允许电压，其系包括：
复数个串联连接的二极管，其系相关于一有效电压而处于正向偏置的状态，其中，每一个正向偏置之二极管系具有一临界电压，以及其中，该等二极管之该等临界电压的总和系会对应于该允许电压。
本发明系以该等正向偏置二极管的一串联连接系可以较佳地被使用作为ESD保护装置的发现作为基础。
本发明特别的优点系在于，在该ESD例子中，一正向偏置二极管系具有显著低于一反相偏压二极管之临界电压的临界电压。
因此，包括在ESD例子中正向偏置之二极管的一串接的一ESD保护装置所具有的优点系为，电子电路系亦可以可靠地受到保护，以避免仅稍微高于该有效电压之过电压的损害，更甚者，本发明之方法系具有高度的弹性，因为ESD保护电路系可以被提供以应用特有之切换临界以及耗损功率。
本发明的这些以及其它目的与特征系将藉由与附加图式结合之下列叙述而变得更为清楚。
附图说明
图1：其系显示根据本发明之一ESD保护装置的一电路图；以及
图2：其系显示根据本发明之该ESD保护装置之一特征曲线的一图例说明。
附图中的参考标号的含义如下：
100                   ESD保护装置
102                   第一接触
104                   第二接触
106                   二极管
200，202              特征曲线
204                   电流消耗
206                   出现电压
具体实施方式
图1系显示根据本发明之一ESD保护装置100的一电路图，该ESD保护装置100系配置于一第一接触102以及一第二接触104之间。
在此实施例中，该ESD保护装置100系具有包括五个二极管106的一串联连接，并且，其系会将与一电子电路之一有效电压具有相同极性之一过电压加以限制为一允许电压。
在此实施例中，接触102系会被连接至待保护的该电子电路，而为了保护该电子电路，使其免于过电压所引起之损害，该接触102系会经由该ESD保护装置100而被连接至该第二接触104，而该第二接触104系处于能够经由该ESD保护装置100而致能电荷之排放的一电位，其中，该电荷系包括在该第一接触102上的一过电压。
在该电子电路的操作期间，一有效电压系会出现在该第一接触102，而该ESD保护装置100系加以配置，以使得该等二极管106系能够关于该有效电压而处于正向偏置(forward-biased)的状态，再者，串联连接之二极管106的数量系亦加以选择，以使得该等串联连接之二极管106之该等临界电压的总和系能够大于该有效电压，并且，系会小于或等于该电子电路的该允许电压，因此，该等串联连接之二极管106之该等临界电压的总和乃会对应于一允许电压，而该允许电压即为出现在该第一接触102之一过电压进行限制后所得者。
较佳地是，该等二极管106系实施为已经在技术程序范围内出现的pn接面，藉此，该ESD保护装置100即不需要额外的程序步骤，pn接面系亦可以是在属于一晶体管型态之井植入中的源极/漏极植入、在属于一晶体管型态之井扩散中的源极/漏极扩散、或是在一p/n基板中之一井植入或一n/p井扩散。
图2系显示在图1中所显示之该ESD保护装置的仿真特征曲线200，202，而该等特征曲线200，202则显示该ESD保护装置依据一出现电压206的一电流消耗204。该特征曲线200系显示在自0.1V至10V之间的一电压范围内的该电流消耗204，以及该特征曲线202则是显示在自10V至1kV之间的一电压范围内的该电流消耗204。
一二极管之一临界电压系藉由该二极管能够具有一所需内部电阻而处于的一电压数值而加以定义，该所需的内部电阻对于不同的应用系可以具有一不同的数值，并且因此可以定义该二极管的不同临界电压，据此，本发明之ESD保护装置系加以载明，以使得在一允许电压时，其系具有在对该电子电路的损害发生之前，致能一过电压之降级地一所需内部电阻，另一方面，该ESD保护装置系必须于一操作电压时具有一相对应高的电阻，以保持该ESD保护装置的该耗损功率在该正常操作时尽可能的低。
在所呈现的实施例中，一单一二极管系具有0.7V的一临界电压，而该ESD保护装置所保护之该电子电路的该操作电压，相对于过电压时，系位于2.7V，并且，在该正常操作的该允许电流消耗系位在1μA。根据一个别二极管的一已知特征曲线，显示在图2中具有所需特征之一ESD保护装置的该仿真特征曲线200、202系可以加以计算，对该特征曲线200而言，其系可以发现，包括五个串联连接之二极管的该ESD保护装置，其在一2.7V之操作电压下，系会具有1μA之该所载明电流消耗，而处于3.5V的一允许电压，该ESD保护装置系会排出一电流1mA。该允许电压系为一个别二极管之该简单临界电压0.7V的一倍数，但是，系会低于一个别二极管之该反相电压。
虽然本发明之一较佳实施例已经于之前有更详尽的解释，但显而易见的，本发明并不受限于此实施例，特别地是，二极管之数量，以及二极管的种类，系不受限于所呈现之实施例，但却是可藉由该ESD保护装置之需求而加以定义，再者，该ESD保护装置系可同时提供对静电电荷的保护，以及对重迭在一电子电路之一有效电压上并且具有其极性之任何其它形式之过电压的保护。该有效电压系可以是一固定的电压，例如一操作电压，或是以一电信号形式的一变动电压。